[发明专利]一种电流斩波控制器及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，尤其涉及一种电流斩波控制器及实现方法。

背景技术

在自动化控制等领域内，尤其是对电动机等相关控制对象，为了避免过大的电流脉冲对功率开关器件及电动机造成损坏及提高系统的可控性，需要对电流峰值进行限定，一般采用电流斩波的控制方法。

该控制方法是让实际检测到的电流与电流参考值进行实时比较，构成电流偏差，如果电流偏差大于预置的误差宽度，控制芯片根据偏差的极值来控制功率开关器件的开关或关断，让实际电流跟随参考电流值。

这种控制方式，从理论上讲可以使实际电流实时跟踪参考电流，因此不存在延迟或滞后的问题；且由于实施起来比较简单，目前获得了广泛应用。

但是传统的电流斩波控制器在预置的电流误差宽度较小时，对电力电子器件的开关频率要求较高等缺点。

如果电流斩波电力电子器件开关频率设置的比较低，实际电流与参考电流误差就比较大，造成实际电流围绕参考电流上下波动较大。

发明内容

发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种电流斩波控制器及实现方法，该电流斩波控制器操作简单、使用方便、有效地提高系统动态性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电流斩波控制器，包括电流采样电路、微处理器、三相整流桥式电路、滤波电路、三相PWM调制电路和电机绕组电路；其中：

三相整流桥式电路，包括若干个二极管，构成全相桥式电路，连接交流电源与滤波电路，用于将交流电源电压整流为方向不变、仍有脉动的直流电；

滤波电路，包括若干个电解电容，连接在三相整流桥式电路和三相PWM调制电路之间，用于过滤方向不变、仍有脉动的直流电中的脉动；

微处理器，连接三相PWM调制电路与电流采样电路，根据采样返回的电流，发出控制信号，控制三相PWM调制电路中各项电子器件的通断；

三相PWM调制电路，包括若干个二极管和场效应管，连接滤波电路和微处理器，用于斩波调制直流电，以控制电机绕组电路；

电机绕组电路，连接三相PWM调制电路和电流采样电路，接收三相PWM调制电路斩波处理后的直流电，控制电机的运行；

电流采样电路，连接在微处理器和电机绕组电路之间，用于采集电动机控制电路中的实际电流值，采样电流值通过模数转换后进入微处理器。

所述微处理器为数字信号处理器、可编程逻辑控制器、电子控制单元中的一种。

基于上述电流斩波器的实现方法，具体步骤为：

（1）采集电动机的实际电流：电动机的实际电流经过采样电路采集后，通过模数转换转换成数字信号后进入微处理器；

（2）计算电流偏差：将给定电流参考值与实际检测电流相比较，构成电流偏差；

（3）改变脉冲宽度占空比，根据实际电流偏差与预置电流误差和其误差变化率的关系，在微处理器程序中按照下面的规则实时改变脉冲宽度的占空比：

当电流误差为[0，h][0，2h]，[0，3h]，[0，4h]，[0，5h]范围内时，低电平的占空比分别为20%、40%、60%，80%、100%；

当电流误差为[-h，0][-2h，0]，[-3h，0]，[-4h，0]，[-5h，0]范围内时，高电平的占空比分别为20%、40%、60%，80%、100%；

其中，h为参考电流的一定比例值，大于0，比如0.5%、1%、1.5%等数值，具体数值的大小根据系统对电流控制精度的要求来确定；

（4）实现电流斩波控制：微处理器的I/O管脚输出信号控制电力电子器件的开通或关断实现更平滑的电流斩波控制。

本发明的工作原理为：实时监测电动机绕组的实际电流，利用微处理器对电流进行对比分析，通过调节主电路中相关电力电子元件，对三相电整流的直流电进行通断控制，实现对电动机的高性能控制。

本发明的有益效果为：

1、将传统的电流斩波控制和脉宽调制通过模糊逻辑控制规则结合起来，克服电流斩波控制器开关频率不固定、对器件的开关频率要求较高的缺点；

2、低的开关频率实现了高性能的电流控制，提高驱动系统的性能；

3、方法简单，使用方便，实时监测电动机的实际电流，及时调制。

附图说明

图1为微处理器与主电路连接图；

图2为开关磁阻电机A相绕组与不对称结构主电路连接示意图；

图3为A相绕组从通电到关断续流的三种状态示意图；

图4为开关磁阻电机理想电流波形示意图；